DD205342A1 - METHOD AND DEVICE FOR OPERATING ELECTRICALLY SEPARATORS - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR OPERATING ELECTRICALLY SEPARATORS Download PDF

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DD205342A1
DD205342A1 DD23967382A DD23967382A DD205342A1 DD 205342 A1 DD205342 A1 DD 205342A1 DD 23967382 A DD23967382 A DD 23967382A DD 23967382 A DD23967382 A DD 23967382A DD 205342 A1 DD205342 A1 DD 205342A1
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pulse
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Alois Hahn
Tilo Haenssgen
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Alois Hahn
Tilo Haenssgen
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum energiesparenden Betreiben von Elektroabscheidern, Elektroseparatoren und gleichartiger, zur Abtrennung von Teilchen oder Troepfchen aus Gasen elektrische Felder nutzender Einrichtungen. Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens zu finden, nach dem in normalen Betriebsfaellen der Energieverbrauch zum Betrieb von Elektroabscheidern gemindert wird und in kritischen Betriebsfaellen der technische Aufwand verringert werden kann, wobei der technische Aufwand fuer die Vorrichtung ebenfalls gering sein soll. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, die es ermoeglichen, eine anwendungsbezogene Einstellung der optimalen elektrischen Parameter mit einfachen, auch in schon vorhandene Schaltkreise nachtraeglich einbaubaren elektrischen Betriebsmitteln zu realisieren. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe dadurch geloest, dass der dem Abscheider zugefuehrte Strom auf der Primaerseite des Hochspannungserzeugers in Impulsen bereitgestellt wird, wobei die Spannung einen beliebigen zeitlichen Verlauf haben kann. Die Stromimpulse sind in Haeufigkeit und/oder Frequenz sowie in ihrer Amplitude einstellbar.The invention relates to a method and apparatus for energy-saving operation of electrostatic precipitators, electric separators and similar, for the separation of particles or droplets from gases electrical fields using facilities. The aim of the invention is to find a method and an apparatus for implementing the method, according to which the power consumption for the operation of electric precipitators is reduced in normal operating conditions and in critical operating cases, the technical complexity can be reduced, the technical complexity of the device also should be low. The invention has for its object to develop a method and a device that make it possible to realize an application-related adjustment of the optimal electrical parameters with simple, even in already existing circuits nachbeglich installable electrical equipment. According to the invention, this object is achieved in that the current supplied to the separator is provided on the primary side of the high voltage generator in pulses, wherein the voltage can have an arbitrary time course. The current pulses are adjustable in frequency and / or frequency and in their amplitude.

Description

-*- 239 6 73 A- * - 239 6 73 A

Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb von Elektroabac heidern.Method and apparatus for operating Elektroabac heidern.

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum energiesparenden Betreiben von Elektroabscheider^ Elektroaeparatoren und gleichartiger, zur Abtrennung von Teilchen oder Tröpfchen aus Gasen elektrische Felder nutzender Einrichtungen.The invention relates to a method and apparatus for energy-saving operation of electrostatic precipitators ^ Elektroaeparatoren and similar, for the separation of particles or droplets from gases electric fields using facilities.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Zur Abtrennung von zum Beispiel Stäuben aus Gasen werden bekanntermaßen Elektroabscheider genutzt, in denen die Staubteilchen elektrisch aufgeladen und anschließend die geladenen Partikel im elektrischen Feld zu einer Niederschlagselektrode bewegt werden· Zur Erzeugung des erforderlichen elektrischen Feldes werden Hochspannungserzeuger eingesetzt, die vorzugsweise mit Selengleichrichtern oder Siliziumgleichrichtern ausgerüstet sind, um die benötigte Gleichspannung zu erzeugen. Zur Steuerung und Regelung der Hochspannung werden hauptsächlich Transduktoren oder Thyristoren eingesetzt·For the separation of, for example, dusts from gases known electrical separators are used in which the dust particles are electrically charged and then the charged particles are moved in the electric field to a collecting electrode · To generate the required electric field high voltage generators are used, which are preferably equipped with self-rectifiers or silicon rectifiers are to generate the required DC voltage. Transducers or thyristors are mainly used for controlling and regulating the high voltage.

Aufgabe dieser so ausgerüsteten Hochspannungserzeuger ist es, eine regelbare hochgespannte, vorwiegend negative Gleichspannung abzugeben, die beispielsweise im Elektroabscheider den Aufbau des elektrischen Feldes ermöglicht, welches zur Bildung von Ladungsträgern und zum Staub transport notwendig ist. Dabei sind verschiedene Spannungsformen zum Betrieb des Elektroabscheider^ üblich.The object of this so equipped high voltage generator is to deliver a controllable high-voltage, mainly negative DC voltage, for example, in the electrostatic precipitator allows the structure of the electric field, which is necessary for the formation of charge carriers and dust transport. In this case, different voltage forms for the operation of the Elektroabscheider ^ usual.

Eine möglichst glatte Ausgangsgleichspannung wird durch Verwendung von Drehstrom zur netzseitigen Versorgung des Hochspannungserzeugers angestrebt. Bei Einspeisung von Einphasenstrom entsteht eine pulsierende Gleichspannung. Für spezielle Betriebsfälle, insbesondere für die Abscheidung von Stäuben mit hohem spezifischen elektrischen Widerstand, die im Elektroab-A smooth as possible DC output voltage is sought by using three-phase current to the mains supply of the high voltage generator. When single-phase current is supplied, a pulsating DC voltage is generated. For special operating cases, in particular for the separation of high electrical resistivity dusts,

-'- 23 9 6 73 4-'- 23 9 6 73 4

scheider Bücksprühen erzeugen, werden spezielle Spannungsformen eingesetzt. Diese Spannungen sollen starke pulsierende und teilweise umgekehrt polare Anteile enthalten. H. J. WHITE (H. J. WHITE j Entstaubung industrieller Gase mit Elektrofiltern - VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie 1969, Seite 268 ff) beschreibt beispielsweise einen Impulserzeuger, der Spannungsimpulse von 60 Hz und zugehörige Stromimpulse von 0,1 ms Dauer erzeugt.Scheider Bücksprühen produce special voltage forms are used. These voltages should contain strong pulsating and partly reversed polar components. H. J. WHITE (H.J. WHITE j dedusting of industrial gases with electrostatic precipitators - VEB German publishing house for primary industry 1969, page 268 ff) describes, for example, a pulse generator that generates voltage pulses of 60 Hz and associated current pulses of 0.1 ms duration.

Bei der Verwendung von Thyristoren als steuerndes Element werden Spannungsimpulse entsprechend der Netzfrequenz abgegeben, deren analoge Stromimpulse folgen. In der BRD-OS 2 253 601 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem die Spannung kurzzeitig über der Koronaeinsatzspannung gehalten wird und anschließend vergleichsweise lange unterhalb der Koronaeinsatzspannung eingestellt wird, um den Entladungsstrom durch die Pulsfrequenz zu steuern.When using thyristors as a controlling element voltage pulses are given according to the mains frequency, followed by the analog current pulses. In the Federal Republic of Germany No. 2 253 601 a method is described in which the voltage is briefly kept above the corona operating voltage and then adjusted for a comparatively long time below the corona operating voltage in order to control the discharge current through the pulse frequency.

Den vorstehend genannten technischen Lösungen ist gemeinsam, daß die Funktion des nachgeschalteten Apparates, insbesondere Elektroabscheider, durch die Form und den zeitlichen Verlauf der Spannung beeinflußt wird. Der sich aus dem jeweiligen Spannungsverlauf ergebende Stromfluß ist aber die die Staubabscheidung entscheidend beeinflussende Größe. Zwischen dem sich ergebenden Stromfluß und der vorgegebenen Spannungsform bestehen sehr unterschiedliche und nicht berechenbare Beziehungen, die wesentlich durch die momentane Kapazität des nachgeschalteten Apparates, beispielsweise eines Elektroabscheider, durch die Impulsübertragung im Hochspannungstransformator, durch zusätzliche Induktivität und Kapazität im Steuerkreis und anderes mehr beeinflußt werden.The aforementioned technical solutions have in common that the function of the downstream apparatus, in particular electrostatic precipitator, is influenced by the shape and the time course of the voltage. However, the current flow resulting from the respective voltage curve is the quantity which decisively influences the dust separation. There are very different and unpredictable relationships between the resulting current flow and the predetermined voltage shape, which are significantly affected by the instantaneous capacity of the downstream apparatus, such as an electrostatic precipitator, by pulse transmission in the high voltage transformer, by additional inductance and capacitance in the control circuit and more.

Nachteil dieser Lösung ist es, daß der Betrieb von Elektroabscheidern durch geeignete Einstellung der elektrischen Verhältnisse (Spannungshöhe, Spannungsform, Strommittelwert) nicht oder in kritischen Fällen, zum Beispiel bei Stäuben mit hohem spezifischen elektrischen Widerstand, nur mit erheblichem technischen Aufwand beeinflußbar ist, der wiederum bei normalen Betriebsfällen eine hohe Energieaufnahme zur Folge hat.Disadvantage of this solution is that the operation of electrostatic precipitators by suitable adjustment of the electrical conditions (voltage level, voltage shape, average current) is not or in critical cases, for example, in dusts with high electrical resistivity, only with considerable technical effort can be influenced, in turn In normal operating conditions, a high energy intake results.

.I 239673I 239673

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens zu finden, nach dem in normalen Betriebsfällen der Energieverbrauch zum Betrieb von Elektroabscheidern gemindert wird und in kritischen Betriebsfallen der technische Aufwand verringert werden kann, wobei der technische Aufwand für die Vorrichtung ebenfalls gering sein soll.The aim of the invention is to find a method and an apparatus for implementing the method, according to which the power consumption for the operation of electric precipitators is reduced in normal operating conditions and in critical operating cases, the technical complexity can be reduced, the technical complexity of the device also should be low.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, die es ermöglicht, eine anwendungsbezogene Einstellung der optimalen elektrischen Parameter mit einfachen, auch in schon vorhandene Schaltkreise nachträglich einbaubaren elektrischen Betriebsmitteln zu realisieren.The invention has for its object to develop a method and apparatus that makes it possible to realize an application-related adjustment of the optimal electrical parameters with simple, even in already existing circuits retrofittable electrical equipment.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der dem Abscheider zugeführte Strom auf der Primärseite des Hochspannungserzeugers in Impulsen bereitgestellt wird, wobei die Spannung einen beliebigen zeitlichen Verlauf haben kann. Die Stromimpulse sind in Häufigkeit und/oder Frequenz sowie in ihrer Amplitude einstellbar.According to the invention this object is achieved in that the current supplied to the separator on the primary side of the high voltage generator is provided in pulses, wherein the voltage can have any desired time course. The current pulses are adjustable in frequency and / or frequency and in their amplitude.

Dieses Verhalten wird erreicht, indem die im Primärkreis befindlichen Thyristoren durch einen einstellbaren netzsynchronen Taktgeber nur zu einem Teil der möglichen Halbwellen der Primärspannung aufgesteuert werden, wobei die Aufsteuerung in bekannter Weise erfolgt, und/oder daß die auf der Primärseite des Hochspannungserzeugers angeordnete Strombegrenzungsdrossel kontinuierlich verkleinert wird.This behavior is achieved by the thyristors located in the primary circuit are controlled by an adjustable synchronous clock only to a portion of the possible half-waves of the primary voltage, wherein the control takes place in a known manner, and / or that arranged on the primary side of the high voltage generator current limiting reactor continuously decreases becomes.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Beispieles näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to an example.

Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:The accompanying drawings show:

Pig· 1: das Schema einer Einphasenthyristoranlage mit getackteten Steuerimpulsen für den Thyristor und VariationPig · 1: the scheme of a single-phase thyristor system with clocked control pulses for the thyristor and variation

4L ö Ij Ό / 4L ö Ij Ό /

der Induktivität der Strombegrenzungsdroaselj 2a.i die Impulaf ο Ige der Netzspannung 5the inductance of the current limiting delta 2a.i the impulses of the mains voltage 5

Fig. 2bV: die netzaynchrone Impulafolge des Ansteuerstromes für die Thyristoren jFig. 2bV: the netzaynchrone pulse sequence of the drive current for the thyristors j

Fig· 2c: die getakte te Impulsfolge des Ansteuerstromea für die Thyristoren nach der Folge positiv = 4n + 1Fig. 2c: the clocked te pulse train of Ansteuerstromea for the thyristors after the sequence positive = 4n + 1

negativ = 4n + 2}negative = 4n + 2}

Fig. 2d.: die getaktete Impulsfolge des Ansteuerstromes für die Thyristoren nach der Folge positiv = 6n + 1Fig. 2d .: the clocked pulse train of the drive current for the thyristors after the sequence positive = 6n + 1

negativ = 6n + 4;negative = 6n + 4;

Fig. 2e.: die ge takte te Impulsfolge des Ansteueratromea für die Thyristoren nach der Folge positiv = 1On +1Fig. 2e .: the ge takte te pulse train of Ansteueratromea for the thyristors after the sequence positive = 1On +1

negativ = 1On +6$negative = 1On + 6 $

Fig. 2f.: die getaktet.e Impulafolge des Ansteueratromea für die Thyristoren nach der Folge poaitiv = 14-n + 1 • negativ = 14-n + 8;Fig. 2f: the clocked.e pulse sequence of the Ansteueratromea for the thyristors after the sequence poaitiv = 14-n + 1 • negative = 14-n + 8;

Fig, 35ί die Impulafolge durch veränderte Induktivität der Strombegrenzungadrosael.Fig., 35ί the pulse sequence by changing the inductance of the current limiting adrosa.

In Fig. 1 ist das Schema der Beeinflussung des Stromes dargestellt. Die Thyristoren 1 werden in üblicher Weise über eine Synchronisiereinrichtung 2 durch eine Zündimpulsateuerung 3 aufgesteuert, wobei jedoch zwischen Zündimpuls steuerung 5 u.öd Thyristoren 1 in die Zündleitung 4 ein mit einem Stufenschalter 5 ausgerüsteter Taktgeber 6 angeordnet und die Induktivität der zwischen Thyristor 1 und Hochspannungserzeuger 7 installi^rten Strombegrenzungsdrossel 8 mittels Umschalter 9 kontinuierlich veränderlich ist. Sekundärseitig sind in bekannter Weise der^Gleichrichter 10 und der Verbraucher 11, vorzugsweise Elektroabscheider, an den Hochspannungserzeuger 7 angeschlossen.In Fig. 1, the scheme of influencing the current is shown. The thyristors 1 are controlled in the usual way via a synchronizer 2 by a Zündimpulsauterung 3, but arranged between ignition pulse control 5 u.öd thyristors 1 in the ignition 4 a equipped with a tap changer 5 clock 6 and the inductance between the thyristor 1 and high voltage generator 7 installi ^ rten current limiting reactor 8 is continuously variable by means of changeover switch 9. On the secondary side of the rectifier 10 and the consumer 11, preferably electrostatic precipitator connected to the high voltage generator 7 in a known manner.

In Fig. 2 sind einige der möglichen Formen des Ausgangsstromes dargestellt. Dabei zeigt das Diagramm a) die Form der vorgegebenen Netzspannung und das Diagramm b) das Stromdiagramm bei normaler ungetakteter Steuerung. Die in den Diagrammen c) bisIn Fig. 2, some of the possible forms of the output current are shown. The diagram shows a) the shape of the specified mains voltage and the diagram b) the current diagram with normal untacted control. The in the diagrams c) to

-f- 239 6 73 4-f- 239 6 73 4

f) dargestellten Impulsfolgen entstehen, wenn die Folge der gesperrten Zündimpulse an beiden Thyristoren 1 = 2n + 2 beträgt und damit der Abstand der Stromimpulse gedehnt wird. In Fig. 3 ist die Impulsfolge bei veränderter Induktivität der Strombegrenzungsdrossel 8 durch kontinuierliche Verkleinerung derselben dargestellt.f) pulse trains occur when the sequence of locked ignition pulses at both thyristors 1 = 2n + 2 and thus the distance of the current pulses is stretched. In Fig. 3, the pulse train is shown with changed inductance of the current limiting inductor 8 by continuously reducing the same.

An dem in die Zündleitung 4 zwischen Zündimpulssteuerung 3 und Thyristor 1 angeordneten Taktgeber 6 wird mittels des Stufenschalters 5 die vorgesehene Betriebsart eingestellt, so daß die Thyristoren 1 nur entsprechend des durch den Taktgeber 6 vorgegebenen Modus aufgesteuert werden.At the arranged in the ignition 4 between Zündimpulssteuerung 3 and thyristor 1 clock 6, the intended mode is set by means of the tap changer 5, so that the thyristors 1 are controlled only according to the predetermined by the clock 6 mode.

Die mittels Umschalter 9 veränderbare Induktivität der Strombegrenzungsdrossel 8 beeinflußt den Ansteuerwinkel der Thyristoren 1 derart, daß die im SekundärStromkreis des Hochspannungserzeugers 7 abgegebenen Impulse der gleichgerichteten Hochspannung in Impulshöhe und -breite variiert werden können.The changeable by means of switch 9 inductance of the current limiting inductor 8 influences the driving angle of the thyristors 1 such that the votes in the secondary circuit of the high voltage generator 7 pulses of the rectified high voltage in pulse height and width can be varied.

Diese beiden Möglichkeiten können sowohl zusammen als auch jede für sich eingesetzt werden.These two possibilities can be used together as well as individually.

Bei beiden Möglichkeiten wird die dem Hochspannungserzeuger zugeführte Leistung durch die Welligkeit des Stromes beeinflußt, was sich auf den im Sekundärkreis über den Gleichrichter 10 dem Verbraucher 11, vorzugsweise einem Elektroabscheider, zugeführten Strom in gleicher Weise auswirkt. Demgegenüber ist die im Sekundärkreis anstehende Spannung auf Grund der kapazitiven Wirkung des Verbrauchers 11 weniger wellig.In both ways the power supplied to the high voltage generator is affected by the ripple of the current, which in the secondary circuit via the rectifier 10 the consumer 11, preferably an electric precipitator, supplied current in the same way. In contrast, the voltage present in the secondary circuit due to the capacitive effect of the consumer 11 is less wavy.

Auf diese Weise sinkt bei gleichbleibender Amplitude der Stromimpulse der Strommittelwert. Die Dehnung der Impulsabstände ist jedoch nur soweit möglich, wie am Verbraucher 11 keine'Beeinträchtigung der Leistung eintritt.In this way, with constant amplitude of the current pulses of the average current value decreases. However, the stretching of the pulse intervals is only possible as far as the consumer 11 no'Beeinträchtigung the performance occurs.

Claims (2)

-*- 239673 4 Erfindungsansprüche- * - 239673 4 Invention Claims 1. Verfahren zum Betrieb von Elektroabscheider^, Elektroseparatoren und gleichartigen, zur Abtrennung von Teilchen oder Tröpfchen aus Gasen elektrische Felder nutzenden Einrichtungen, bei denen mit Thyristoren gesteuerte Hochspannungserzeuger verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der für den Betrieb dieser Verbraucher erzeugte Strom primärseitig gepulst wird, wobei die Stromimpulse in Impulsfolge, in Impulsbreite und in Impulshöhe variabel sind und kontinuierlich oder in Stufen verändert werden können, jedoch die Frequenz der Stromimpulse kleiner oder gleich der Netzfrequenz ist und daß die eingespeiste Spannung einen beliebigen Verlauf haben kann und/oder daß durch variabel oder definiert einstellbare Induktivitäten zwischen Thyristor und Hochspannungserzeuger die Welligkeit des dem Verbraucher zugeführten Ausgangsgleichstromes im Sekundärkreis des Hochspannungserzeugers mit zunehmender Aussteuerung des Thyristors ansteigt und/oder bei steigendem Scheitelwert des Stromes die Impulsfolge abnimmt.1. A method for the operation of Elektroabscheider ^, electrical separators and similar, for the separation of particles or droplets from gases electric fields utilizing devices in which controlled with thyristors high voltage generators are used, characterized in that the current generated for the operation of these consumers is pulsed on the primary side , wherein the current pulses are variable in pulse train, in pulse width and in pulse height and can be changed continuously or in stages, but the frequency of the current pulses is less than or equal to the mains frequency and that the fed voltage can have any course and / or that by variable or defines adjustable inductances between the thyristor and high voltage generator, the ripple of the consumer supplied output DC current in the secondary circuit of the high voltage generator increases with increasing modulation of the thyristor and / or with increasing peak value of the S. tromes decreases the pulse train. 2. Vorrichtung zum Betrieb von Elektroabscheidern, Elektroseparatoren und gleichartigen, zur Abtrennung von Teilchen oder Tröpfchen aus Gasen elektrische Felder nutzenden Einrichtungen, bei denen mit Thyristoren gesteuerte Hochspannungserzeuger verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der Impulsfolge des Stromes ein beispielsweise mittels eines Stufenschalters (5) regelbarer Taktgeber (6) zwischen Zündimpulssteuerung (3) und Thyristor (1) angeordnet oder direkt mit der Zündimpulssteuerung (3) verbunden ist und/oder daß zur Veränderung der Höhe und Breite der Stromimpulse eine über einen umschalter (9) veränderliche Strombegrenzungsdrossel (8) oder eine als System mehrerer fester, umschaltbarer oder einer mit definierter Induktivität versehene Strombegrenzungsdrossel (8) ausgeführt und zwischen Thyristor (1) und Hochspannungserzeuger (7) angeordnet ist.2. Device for operating electrostatic precipitators, electric separators and the like, for the separation of particles or droplets from gases electric fields using devices in which controlled with thyristors high voltage generator are used, characterized in that for changing the pulse train of the current, for example by means of a tap changer ( 5) controllable clock (6) between the ignition pulse control (3) and thyristor (1) is arranged or connected directly to the ignition pulse control (3) and / or that to change the height and width of the current pulses via a changeover switch (9) variable current limiting reactor ( 8) or designed as a system of a plurality of fixed, reversible or one with a defined inductance current limiting inductor (8) and arranged between the thyristor (1) and high voltage generator (7). Hierzu__2._Se!ten ZeichnungenFor this purpose__2._Se! Th drawings
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992016302A1 (en) * 1991-03-14 1992-10-01 Hitran Corporation An electrically variable current limiting reactor for precipitators
US5537026A (en) * 1995-04-26 1996-07-16 Emerson Electric Co. Method and apparatus for power controller operation using master and slave firing units

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